2.9 Проверочные расчеты

Проверочный расчет шпонок

Расчет под полумуфту.

σ_см = ≤[ σ]_см, (109)

где F_t – окружная сила на шестерне или колесе,

А_см – площадь смятия, мм

А_см = (0,94h – t₁)l_р, (110)

l_р- рабочая длина шпонки, мм

l_р = 1 – в, (111)

l – полная длина шпонки, определенная по конструктивной компоновке;

в, h,t₁ - стандартные параметры.

l_р = 1 – в,

l_р = 74 – 14 = 60мм

А_см = (0,94·9 – 5,5) ·60= 177,6 мм²

σ_см = = 22,74 ≤110 Н/мм²

Расчет под колесо

σ_см = ≤ [ σ]_см,

где F_t – окружная сила, Н

А_см – площадь смятия, мм

А_см = (0,94h – t₁)l_р,

l_р- рабочая длина шпонки со скрепленными, мм

l_р = 1 – в,

l_р = 64 -18 = 46 мм

А_см =(0,94 ·11 – 7)·46 = 163,76 мм²

σ_см = = 24,66 ≤110 Н/мм²

Расчет под открытую передачу

σ_см = ≤[ σ]_см,

А_см = (0,94h – t₁)l_р,

l_р- рабочая длина шпонки, мм,

l_р = 1 – в,

l_р = 52 – 12 = 40 мм²

А_см = (0,94 ·8 – 5)·40 = 100,8 мм²

σ_см = = 40,06≤110 Н/мм²

Условие выполняется.

Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов.

Определяем силу, приходящуюся на один винт F_В, Н:

F_В= Ra^у / 2 (112)

Ra^у = 4646,78

F_В= 4646,78/2 = 2323,39 Н

Определяем механические характеристики материала винтов:

σ_в = 500 Н/мм²

σ_см = 300 Н/мм²

Определяем расчетную силу затяжки винтов Fp, H:

F_р = [К₃ · (1-х) +х] ·F_в, (113)

F_р = [1,5·(1 – 0,45) + 0,45] ·2323,39 = 2962,32 Н

Определяем площадь опасного сечения винта А, мм²:

А = (114)

А =

А = 84,173 мм²

Определяем эквивалентное напряжение σ_экв, Н/мм²:

σ_экв = ‹ [σ], (115)

σ_экв = = 45,75 ‹ 75 Н/мм²

Условие выполняется. Расчет верный.

Проверочный расчет муфты.

Муфта упругая втулочно-пальцевая.

Сталь 30 Л ГОСТ 977-88

Материал пальцев – сталь 45 ГОСТ 1050-88

F_м = С _∆r ·∆г (116)

F_м = 6880 ∙ 0, 4 = 2752 H

Проверочный расчет валов

Быстроходный вал.

Первое сечение

Нормальные напряжения измеряются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжения σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и, Н/мм²:

σ_а = σ_и = ,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н·м;

W_нетто – осевой момент,

W_нетто = 0,1 d³ - ,

W_нетто = 0,1·40³ -

W_нетто = 5418,04 Н/мм²

Миз 2,5

σ_а = =26,57 Н/мм²

Касательные напряжения измеряются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения τ_а, Н/мм²:

τ_а = = ,

где М_к – крутящий момент, Н·м,

W_рнетто – полярный момент инерции сопротивления сопрягаемого сечения вала, мм³

W_рнетто =0,2·d³ -

W_рнетто =0,2·40³ - = 11818 мм³

τ_а = = 4,53Н/мм²

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала (К_б)_D, (К_τ)_D:

(К_б)_D = ,

(К_τ)_D = ,

где К_σ и К_τ – коэффициенты концентрации напряжений, К_σ = 2,0, К_τ = 1,65

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,85

К_F – коэффициент влияния шероховатости, К_F = 1

К_у – коэффициент поверхностного упрочения, К_у = 2,8

(К_б)_D =

(К_τ)_D =

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²:

(σ_-1)_D = ,

(τ_-1)_D = ,

где σ_-1 и τ_-1 - пределы выносливости гладких образцов при симметричном изгиба

и кручения, Н/мм²:

τ-₁ = 0,58 · σ_-1,

τ-₁ = 0,58 ·380 = 220,4 Н/мм²

(σ_-1)_D = Н/мм²

(τ_-1)_D = Н/ мм²

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ , S_τ:

S_σ = ,

S_τ = ,

S_σ =

S_τ =

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

S = > [S]

S =

S = 16,54 > [S]

Второе сечение.

Нормальные напряжения измеряются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжения σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и, Н/мм²:

σ_а = σ_и = ,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н·м;

W –осевой момент сопротивления сечения вала, мм³

W_нетто = 0,1·d ₂³,

W_нетто = 0,1·45³ = 9112,5 мм³

σ_а = Н/мм²

Касательные напряжения измеряются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения τ_а, Н/мм²:

τ_а = ,

где М_к – крутящий момент, Н·м,

W_нетто – полярный момент инерции сопротивления сопрягаемого сечения вала, мм³

W_нетто = 0,2·d₂³,

W_нетто = 0,2·45³ = 18225 мм³

τ_а = Н/мм²

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала (К_б)_D , (К_τ)_D:

(К_σ)_D = ,

(К_τ)_D = ,

где К_σ и К_τ – коэффициенты концентрации напряжений, К_σ = 2,1, К_τ = 1,65

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0.82

К_у – коэффициент поверхностного упрочнения, К_у= 2,8

К_F – коэффициент влияния шероховатости, К_F = 1

(К_σ)_D =

(К_τ)_D =

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²:

(σ_-1)_D = ,

(τ_-1)_D = ,

где σ_-1 и τ_-1 – пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, Н/мм²:

(σ_-1)_D = Н/мм²

(τ_-1)_D = Н/мм²

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ , S_τ:

S_σ = ,

S_τ = ,

S_σ =

S_τ =

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

S = >[S]

S =

S = 18,95 > [S]

Третье сечение.

Нормальные напряжения измеряются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжения σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и, Н/мм²:

σ_а = σ_и = ,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н·м;

W –осевой момент сопротивления сечения вала, мм³

W_нетто = 0,1 · ,

W_нетто = 0,1 ·

W_нетто = 58412,06 мм³

σ_а = Н/мм²

Касательные напряжения измеряются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения τ_а, Н/мм²:

τ_а = ,

где М_к – крутящий момент, Н·м,

W_нетто – полярный момент инерции сопротивления сопрягаемого сечения вала, мм³

W_нетто = 0,2·d³,

W_нетто = 0,2·48,26 = 22479,77 мм³

τ_а = = 2,38 Н/мм²

Определяем коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала (К_б)_D , (К_τ)_D:

(К_σ)_D = ,

(К_τ)_D = ,

где К_σ и К_τ – коэффициенты концентрации напряжений, К_σ = 2,1, К_τ = 1,65

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,80

К_f – коэффициент влияния шероховатости, К_f= 1,5

К_у – коэффициент поверхностного упрочнения, К_у= 2,8

(К_σ)_D =

(К_τ)_D =

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²

(σ_-1)_D = ,

(τ_-1)_D = ,

где σ_-1 и τ_-1 - пределы выносливости гладких образцов при симметричном

цикле изгиба и кручения, Н/мм²

(σ_-1)_D = Н/мм²

(τ_-1)_D = Н/мм²

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ и S_τ:

S_σ = ,

S_τ = ,

S_σ =

S_τ =

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

S = >[S]

S =

S = 84,96 > [ S ]

Тихоходный вал

Первое сечение.

Нормальные напряжения измеряются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжения σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и, Н/мм²:

σ_а = σ_и = ,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н·м;

W –осевой момент сопротивления сечения вала, мм³

W_нетто = 0,1 ·d³ - ,

W_нетто = 0,1 · 45³ -

W_нетто = 24202,0 мм³

σ_а = Н/мм²

2,5

Касательные напряжения измеряются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения τ_а, Н/мм²:

τ_а = ,

где М_к – крутящий момент, Н·м,

W_нетто – полярный момент инерции сопротивления сопрягаемого сечения

вала, мм³

W_рнетто = 0,2·d^3- ,

W_рнетто = 0,2·65^{3 -} = 51664.5 мм³

τ_а = Н/мм²

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала (К_б)_D , (К_τ)_D:

(К_σ)_D = ,

(К_τ)_D = ,

где К_σ и К_τ – коэффициенты концентрации напряжений, К_σ = 2,0, К_τ = 1.65

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,77

К_у – коэффициент поверхностного упрочнения, К_у= 2.4

(К_σ)_D =

(К_τ)_D =

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²:

(σ_-1)_D = ,

(τ_-1)_D = ,

(σ_-1)_D = Н/мм²

(τ_-1)_D = =247.64 Н/мм²

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ и S_τ:

S_σ = ,

S_τ = ,

S_σ =

S_τ =

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

S = > S,

S =

S = 21.98 > [S]

Второе сечение.

Нормальные напряжения измеряются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжения σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и, Н/мм²:

σ_а = σ_и = ,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н·м;

W_нетто –осевой момент сопротивления сечения вала, мм³

W_нетто = 0,1 ·d³ ,

W_нетто = 0,1 ·55³ = 16637.5 мм³

σ_а = Н/мм²

Касательные напряжения измеряются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения τ_а, Н/мм²:

τ_а = ,

где М_к – крутящий момент, Н·м,

_{Wрнетто} – полярный момент инерции сопротивления сопрягаемого сечения

вала, мм³

W_рнетто = 0,2·d ₂³,

W_рнетто = 0,2·55³ = 33275 Н/мм³

τ_а = Н/мм²

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала (К_б)_D , (К_τ)_D:

(К_σ)_D = ,

(К_τ)_D = ,

где К_σ и К_τ – коэффициенты концентрации напряжений, К_σ = 2,0, К_τ = 1.65

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,80

К_у – коэффициент поверхностного упрочнения, К_у= 1, 5

(К_σ)_D =

(К_τ)_D =

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²:

(σ_-1)_D = ,

(τ_-1)_D = ,

(σ_-1)_D = Н/мм²

(τ_-1)_D = =169.53 Н/мм²

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ и S_τ:

S_σ = ,

S_τ = ,

S_σ =

S_τ =

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

S = > [S]

S=

S= 13.48 > [S]

Третье сечение.

Нормальные напряжения измеряются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжения σ_а равна расчетным напряжениям изгиба σ_и, Н/мм²:

σ_а = σ_и = ,

где М – суммарный изгибающий момент в рассматриваемом сечении вала, Н·м;

W_нетто –осевой момент сопротивления сечения вала, мм³

W_нетто = 0,1 ·d³ -

W_нетто = 0,1 ·50³ -

W_нетто = 10641.44мм³

σ_а = Н/мм²

Касательные напряжения измеряются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения τ_а, Н/мм²:

τ_а = ,

где М_к – крутящий момент, Н·м,

W_рнетто – полярный момент инерции сопротивления сопрягаемого сечения вала, мм³

W_рнетто = 0,2·d ³ - ,

W_рнетто = 0,2· 50³ - мм³

τ_а = Н/мм²

Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала (К_б)_D , (К_τ)_D:

(К_σ)_D = ,

(К_τ)_D = ,

где К_σ и К_τ – коэффициенты концентрации напряжений, К_σ = 2.0, К_τ = 1,65

К_d – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения, К_d = 0,81

К_у – коэффициент поверхностного упрочнения, К_у= 2.8

К_F – коэффициент влияния шероховатости, К_F=1

(К_σ)_D =

(К_τ)_D =

Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала, Н/мм²:

(σ_-1)_D = ,

(τ_-1)_D = ,

(σ_-1)_D = Н/мм²

(τ_-1)_D = =216.07 Н/мм²

Определяем коэффициент запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям S_σ и S_τ:

S_σ = ,

S_τ = ,

S_σ =

S_τ = ,

S_τ =

Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении:

S = >[S]

S=

S= 12.06 > [S]

Все условия выполняются, значит, расчеты верны.

2.10 Выбор смазки

Выбор сорта масла: И-Г-А-68,

где И – индустриальное;

Г – для гидравлических систем;

А – без присадок;

68- класс вязкости.